沖孔灌注樁在復雜土質工程中的應用

■林 泓 ■福建省二建建設集團有限公司，福建 福州 350000

1 工程概況

本工程為鋼筋砼剪力墻結構辦公樓。共565 根樁.樁直徑1 米(部分1.2 米)，長為20～46 米)，C40 沖孔灌注樁，入巖深度1.5m(部分2m)。

2 復雜土質的處理

地勘報告表明，該工程土質復雜(黏土、粉土、中砂、斜坡巖、原路基回填的片石、雜填土、淤泥)。有較多不均勻、散亂的斜坡巖;個別樁深46 米才到持力巖;還有3 排樁處在原路基上(而該路基約有3 米深的片石回填)，沖孔時受振動影響，泥漿會順著原路基回填的條狀片石的間隙滲漏，造成泥漿不能起到護壁作用，時常出現塌孔，造成施工困難。經專家研究最后確定采取一邊沖孔、一邊鋼護筒跟進(鋼護筒直下到原路基回填片石層以下1 米深處，外露出地坪0.5m)的做法，使原路基回填片石范圍不滲漏泥漿。并且持續向孔中投放黏土膏或澎潤土(摻片石或卵石)，定期監控泥漿的粘度和比重等指標，確保水頭壓力值。效果較好。

而沖孔灌注樁的特點剛好適應了本工程復雜的土質:除了能對風化巖、碎石穿透。還可在清除較大障礙物(如:孤石、舊基礎)時，無須大型機械、大面積開挖或單獨處理，避免因為清障大開挖造成環境影響、場地占用，節約成本。

3 施工技術與工藝流程

(1)流程:平整場地→測量定位核樣、護筒埋設以及漿池和漿溝的挖掘→樁機定位并校準軸線位置→沖孔成樁(泥漿循環、以及廢渣處置)→孔深探測、首次清孔(換漿)、驗收→下放(預制好的)鋼筋籠→導管就位→第二次清孔之后，測沉渣最終的厚度→水下砼澆筑

(2)定位、護筒、樁機就位、沖孔:

圖1 護筒埋設圖

控制護筒垂直度、樁位中線偏差。護筒內徑比樁徑大200mm，上部2 個溢漿孔:埋深大約為1.3～1.5 米。沖程高度要按土層不同而作調整。每進2m 深后，必須要復查成孔的垂直度。。如果有發現塌孔、斜孔等異?，F象，必須停機采取校正措施，才能繼續施工。施工時，還要參照勘測數據來判定土性。

4 傾斜巖體的處理

傾斜巖面探測困難，(超前鉆、物探均無法準確地探明)，只有施工中判斷(一般根據鋼繩垂直度判定)。有兩類處理方法:第一類是借助樁錘的沖擊力，沖平斜巖面(比如:掃孔、密集鉆孔后填平石料，再反復沖進)。第二類是借助外力(比如:靜力爆破、動力爆破)。

4.1 掃孔法

用于不大的孤石、探頭石引起的偏孔或因為操作的原因(如樁機偏位、沉陷)，引起的偏差相對比較小的孔。安全簡便，缺點是效率低、鋼絲繩和樁錘損耗都很大(常查看并及時更換)、糾偏時容易使樁機偏離位置(按時復測定位軸線、鋼絲繩垂直度)

4.2 填充石料，擊實，反復沖進

遇到偏孔較大、偏孔區較深的情況。應用填充石料并擊實，然后反復沖進的方法。該方法適用巖面傾斜角度不大的情況。安全簡便;缺點是效率低(反復沖進有時次數需要10 多次，耗時較長)。

(1)首先定出斜巖所處位置、標高(包括最低點和最高點標高)。(2)采用石料填充斜巖的高低差，并高出斜巖最高點500mm 左右。(用體積較大厚約15～30mm 的塊石，填石的硬度、強度應比偏孔位置巖層的硬度、強度高，并摻加點粘土)。(3)然后，先用較小的沖程低錘密擊、初步夯實填料，促使小塊石和巖面構成平整的平面，并測控垂直度、進深。(4)最后改用較大的沖程(配合梅花錘)高錘重擊，使填充石和斜巖一起被沖碎。反復重復，一直到偏孔被完全修復。(5)若再次發生偏孔或進深急劇增大(說明填石在快速下陷并且填充底部空隙，或被擠入孔底部的軟弱位置)。這時要及時補填足夠的石料，并用較小的沖程低錘密擊，(6)如果經反復回填處理還是偏孔，可用導管灌填砼(此法適合較淺處)并要覆蓋斜巖的最高頂處。然后先用粘土回填.待砼的強度高于斜巖的強度，再重新沖孔。

4.3 鉆孔，填平石料，擊實，重復沖進

先在斜巖上鉆孔(破壞其整體性)，再填平石料，反復沖進，以修正偏孔。比單純填平石料后擊實效率高。缺點是:受限于鉆機性能。所以不適合比較深的位置(因為較深時，鉆進的效率低而且垂直度不好控制)。且重復沖進容易卡錘(一般在巖層脆性較小之處?？ㄥN處理方法:卸下鋼絲繩(連同樁錘)，換上新錘，反復沖擊被巖石所卡住的舊錘，直到松脫(1)先測定出斜巖位置、最高及最低點(2)布孔設計:梅花點陣狀孔，只需要布設距最高處3/4 水平投影面積的部分?？组g距、排距的設計取決于斜巖的堅硬度。并將測定數據值以及布孔位置繪制，形成資料。(3)架設鉆機、工作臺(定位并調垂直。鉆孔時要暫停循環泥漿(防孔內沉渣太厚)。鉆機一般配有空壓機吹渣，不必清孔。(4)鉆到斜巖最低標高?？變艟嘁话?～14cm。(5)鉆孔之后，用石料填平、小沖程擊實，反復沖進。

4.4 水下局部爆破、靜爆法

圖2 樁孔爆破防護示意

爆破、靜爆法先用爆破力使斜巖爆裂，然后石料填平、小沖程擊實，反復沖進。效率較高，爆破法缺點:審批繁瑣、存在塌孔可能、爆破時上部要有可靠的防護，人員要撤離現場。所以上部土的穩定性要好。而靜爆法(使用膨脹劑)安全不需審批，但施工復雜、且精度高。這兩種一般在斜巖傾角大、巖層厚情況下使用。

5 縮頸原因和預防、處理

5.1 縮頸原因

(1)地質方面的原因:本工程縮頸多位于12～18 米附近。地勘分析和取樣發現此高度多是砂、淤泥。(2)成孔驗收放置過久，未及時灌注。而泥漿又無法長期支撐土的側壓力。(3)樁孔相互之間的擾動，以及周圍的土(及地面附加壓力)對樁身產生壓力。(4)地下水壓力。

5.2 縮頸預防、處理方法

(1)將原鉆頭加大50mm。(2)保持足夠的泥漿比重，以增強對孔壁的撐力。(3)查清楚承壓水的源頭位置:采用孔外引流、孔外斷水、截水，或坑內加設護筒，以隔離止水的作用。(4)成樁后發現有縮頸的:縮頸較淺的可以重新開挖，制定補救措施并且審批齊全;縮頸較深、且嚴重縮頸的，則只有請原設計單位進行補樁設計。

6 塌孔原因、預防、處理

6.1 塌孔原因、預防

(1)地質因素。比如在本工程中，由于地下有原路基所回填的條狀片石，而泥漿會順著片石的間隙滲漏，造成水頭壓力不夠大。故本工程采取一邊沖孔一邊鋼護筒跟進的辦法。(2)在流砂和松散沙層時，不應當進尺過快、或停在一處空轉。(3)鉆頭、鋼筋籠上下時小心，不要碰撞孔壁。(4)護筒:要固定好，深度應足夠，且四周用粘土封密防漏漿。(5)監測泥漿水位;鉆進參數和泥漿參數應根據地質情況，加漿應及時并且控制泥漿比重。遇流砂、松散土應適當提高泥漿比重，使承壓水不低于孔壁水壓，并配設應急設備。(6)防止串孔:孔距太短時，應適當延長兩相鄰樁的施工間歇時間。(7)不當的沖程也是塌孔的原因:沖程取決于土質及沖擊目的。比如本工程的斜巖面會引起鉆頭易擺動、撞孔壁，(斜角較小時)要首先采用小沖程沖平，然后用正常沖程;另外在本工程中，因為原路基回填片石與自然土兩者之間軟硬不一致，使得沖擊有困難。為了保持鉆頭能夠平穩工作，可以間歇地拋入片石(土質差異較大處)并保證水位，并且先用低沖程使其擠入松土層和孔壁，待平穩后再使用正常沖程。(4)終孔驗收后，要盡快進行后續作業。

6.2 塌孔的處理

(1)輕微坍孔時:只須泥漿密度加大、并提高水位。(2)較淺坍孔時:用優質的粘土膏、澎潤土(摻片石、卵石)填到高于坍孔頂部以上1m 位置，等其沉實、孔壁穩定之后，低錘沖擊，強行使其擠入孔壁。(3)對于已嚴重坍塌的廢孔:只好回填填料，然后鉆機就位平穩，重新打孔(檢查護筒不發生移動，護筒要穿越不良土層)。

7 結束語

在本工程施工中，還出現局部樁體超灌。超灌主要的原因:孔壁松散的砂層經由泥漿循環而不斷地被帶出，形成孔洞增大。超灌本身不影響質量，故可以直接澆搗砼。但如果超灌成本太高，則在放鋼筋籠前，在鋼筋籠的保護層的外面(注意要保證保護層的厚度)包一層密目鐵絲網(也可再覆蓋彩條布、護筒)。

［1］劉政治.嵌巖鉆孔灌注樁入巖判斷［J］.施工技術，2009(S1).

［3］曾桂生，李得超.巖溶地區沖孔灌注樁主要施工處理方法［J］.湖南水利水電.2010(5).